Τριχοειδής άνοδος

Οι σωλήνες που αποτελούνται από ένα άκαμπτο υλικό με πολύ μικρές διαμέτρους είναι γνωστοί ως τριχοειδείς σωλήνες. Όταν αυτοί οι μικροί σωλήνες βυθίζονται σε υγρό, η στάθμη του υγρού στο τριχοειδές ανεβαίνει (ή πέφτει) σε σχέση με τη στάθμη του υγρού που περιβάλλει. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως τριχοειδική δράση και αυτοί οι σωλήνες ονομάζονται τριχοειδή.

Συνήθως, η τριχοειδική δράση παρατηρείται με υγρά υγρά, η οποία επιδεινώνεται από τις συνδυασμένες δυνάμεις συνοχής και επιφανειακής τάσης. Η τριχοειδική δράση προκαλείται από τη διαμοριακή έλξη μεταξύ των μορίων του νερού και της συγκολλητικής δύναμης που υπάρχει μεταξύ των τριχοειδών τοιχωμάτων και του υγρού.

Τριχοειδής δράση

Το φαινόμενο λόγω του οποίου ένα υγρό ανεβαίνει σε ένα σωλήνα ή κύλινδρο ενάντια στη βαρύτητα είναι γνωστό ως τριχοειδής δράση. Συνεκτικές και συγκολλητικές δυνάμεις είναι ο λόγος πίσω από αυτό το φαινόμενο.

Λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των φαινομένων, το υγρό τραβιέται ψηλότερα. Το ύψος που επιτυγχάνεται από το ανερχόμενο υγρό είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη διάμετρο του σωλήνα. Εάν ένα από τα δύο φαινόμενα, η επιφανειακή τάση ή ο λόγος της συνοχής προς την πρόσφυση, αυξηθεί, θα αυξηθεί και η άνοδος. Η άνοδος του υγρού εντός του τριχοειδούς σωλήνα θα είναι μικρότερη εάν η πυκνότητα του υγρού αυξηθεί.

Η ισχύς με την οποία ανεβαίνει το τριχοειδές καθορίζεται επίσης από την ποσότητα νερού που έχει παγιδευτεί σε αυτό. Η ουσία που περιβάλλει τους πόρους όχι μόνο τους γεμίζει αλλά σχηματίζει και μια επικάλυψη από πάνω τους. Τα στερεά υλικά που βρίσκονται πιο κοντά στα μόρια του νερού έχουν την ισχυρότερη πρόσφυση. Καθώς παρέχεται νερό στον πόρο, το πάχος της μεμβράνης πυκνώνει και το μέγεθος της τριχοειδούς δύναμης μειώνεται.

Το φιλμ που σχηματίστηκε στην εξωτερική επιφάνεια των μορίων του εδάφους μπορεί επίσης να αρχίσει να ρέει. Η τριχοειδής δράση είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά των υπόγειων υδάτων μέσω των διαφόρων εδαφικών ζωνών. Η τριχοειδής δράση χρησιμοποιείται επίσης για τη μετακίνηση υγρών μέσα στα κανάλια ξυλώματος των φυτών. Αυτό το φαινόμενο αντλεί νερό από τα χαμηλότερα επίπεδα, που είναι οι ρίζες, όταν το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια των φύλλων.

Τα υγρά, καταρχήν, έχουν την ικανότητα να αναρροφούνται σε μικρά κενά, όπως μεταξύ σωματιδίων άμμου, και να ανεβαίνουν σε λεπτούς σωλήνες. Τα στερεά και τα υγρά έχουν μια διαμοριακή δύναμη έλξης μεταξύ τους, η οποία προκαλεί τριχοειδή ή τριχοειδή δράση. Όταν ένα φύλλο χαρτιού τοποθετηθεί σε μια λακκούβα με νερό, το απορροφά με τον ίδιο τρόπο. Το νερό απορροφάται στα λεπτά διαστήματα μεταξύ των ινών του χαρτιού, με αποτέλεσμα να συμβαίνει αυτό.

Επιφανειακή τάση

Επιφανειακή τάση είναι το φαινόμενο που συμβαίνει όταν η επιφάνεια ενός υγρού έρχεται σε επαφή με μια άλλη φάση, σύμφωνα με τον ορισμό (μπορεί να είναι και υγρό). Τα υγρά προτιμούν να έχουν όσο το δυνατόν μικρότερη επιφάνεια. Η επιφάνεια του υγρού συμπεριφέρεται σαν ένα ελαστικό φύλλο.

Η επιφανειακή τάση ενός υγρού εξαρτάται από τη δύναμη συνοχής και τη συγκολλητική δύναμη. Η ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση του επιφανειακού στρώματος των μορίων σε μια δεδομένη μονάδα επιφάνειας είναι ισοδύναμη με την ενέργεια που είναι υπεύθυνη για τα φαινόμενα επιφανειακής τάσης.

Συνεκτική δύναμη

Συνοχή είναι η δύναμη που υπάρχει μεταξύ των μορίων ενός συγκεκριμένου υγρού. Οι σταγόνες βροχής συγκρατούνται με την ίδια δύναμη πριν κατέβουν στο έδαφος. Η επιφανειακή τάση είναι ένα πολύ γνωστό φαινόμενο, αλλά λίγοι άνθρωποι συνειδητοποιούν ότι προκαλείται και από την έννοια της συνοχής. Η επιφανειακή τάση εμποδίζει τα πράγματα που είναι πιο πυκνά από τα υγρά να βυθιστούν, επιτρέποντάς τους να επιπλέουν πάνω τους χωρίς υποστήριξη.

Συγκολλητική δύναμη

Η πρόσφυση είναι ένας άλλος όρος που μπορεί να συσχετιστεί με αυτό το φαινόμενο. Η δύναμη έλξης μεταξύ δύο διακριτών ουσιών, όπως ένα στερεό δοχείο και ένα υγρό, αναφέρεται ως πρόσφυση. Αυτή είναι η ίδια δύναμη που προκαλεί το νερό να προσκολλάται στην επιφάνεια του γυαλιού.

Όταν τα φαινόμενα πρόσφυσης είναι μεγαλύτερα από αυτά της συνοχής, τα υγρά υγραίνουν την επιφάνεια του στερεού με το οποίο έρχονται σε επαφή και το υγρό καμπυλώνεται προς τα πάνω προς το χείλος του δοχείου. Τα υγρά που δεν υγραίνουν το τοίχωμα του δοχείου είναι εκείνα που έχουν μεγαλύτερη δύναμη συνοχής από τη δύναμη πρόσφυσης, όπως ο υδράργυρος. Όταν βρίσκονται κοντά στο χείλος του δοχείου, τέτοια υγρά καμπυλώνονται προς τα μέσα.

Υγρός μηνίσκος στο τριχοειδές

Ο υγρός μηνίσκος σε ένα τριχοειδές σύστημα μπορεί να είναι:

1. Κοίλος μηνίσκος
2. Κυρτός μηνίσκος
3. Επιπεδικός μηνίσκος

Για να το κατανοήσετε περαιτέρω, σκεφτείτε μια σταγόνα υγρού (ή) φυσαλίδα. Όπως όλοι γνωρίζουμε, κάθε υγρό προσπαθεί να ελαχιστοποιήσει (ή) να συστέλλει την ελεύθερη επιφάνεια του λόγω του χαρακτηριστικού της επιφανειακής τάσης. Μια σταγόνα υγρού (ή) φυσαλίδα, με παρόμοιο τρόπο, προσπαθεί να συμπιέσει (συστολή) την επιφάνειά της, συμπιέζοντας την ουσία που περικλείεται.

Ως αποτέλεσμα, η εσωτερική πίεση της σταγόνας υγρού (ή) φυσαλίδας αυξάνεται, αποτρέποντας περαιτέρω συστολή και αποκαθιστώντας την ισορροπία. Η πίεση μέσα στη σταγόνα (ή) της φυσαλίδας είναι μεγαλύτερη από την πίεση έξω από τη φυσαλίδα (ή) του υγρού που πέφτει σε κατάσταση ισορροπίας και αυτή η διαφορά πίεσης μεταξύ εντός και εκτός της σταγόνας (ή) φυσαλίδας υγρού αναφέρεται ως υπερβολική πίεση.

Όταν πρόκειται για μια σταγόνα υγρού, η υδροστατική πίεση του υγρού παρέχει πλεονάζουσα πίεση για μια σταγόνα υγρού.

Εάν υπάρχει φυσαλίδα, η πίεση του μετρητή του αερίου που έχει παγιδευτεί στη φυσαλίδα παρέχει την υπερβολική πίεση για τη φυσαλίδα.

Συμπέρασμα

Εάν ρίξετε μια χαρτοπετσέτα στο νερό, θα σκαρφαλώσει αυθόρμητα στην πετσέτα, φαινομενικά αγνοώντας τη βαρύτητα. Στην πραγματικότητα, μπορείτε να ανιχνεύσετε τη δραστηριότητα των τριχοειδών αγγείων και τα μόρια του νερού να σέρνονται επάνω στην πετσέτα και να τραβούν άλλα μόρια νερού είναι σχεδόν σωστό.